高考生物总复习 第三单元 第二讲 DNA分子的结构和复制 基因是有遗传效应的DNA片段课件 新人教版必修2

第三单元基因的本质与表达第三单元基因的本质与表达第二讲第二讲DNADNA分子的结构和复制基因是有遗传分子的结构和复制基因是有遗传效应的效应的DNADNA片段片段必修二知识内容知识内容考纲要求考纲要求(1)DNA分子结构的主要特点分子结构的主要特点(2)基因的概念基因的概念(3)DNA分子的复制分子的复制知识点一：DNA分子的结构1DNA分子的结构层次(1)五种元素： 。(2)四种碱基： ，相对应四种脱氧核苷酸。(3)三种物质： 、 、 。(4)两条链：两条 的脱氧核苷酸链。(5)一种结构：规则的 结构。C、H、O、N、PA、T、G、C磷酸磷酸脱氧核糖脱氧核糖碱基碱基反向平行反向平行双螺旋双螺旋2判断正误(1)DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构。( )(2)DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的。( )(3)两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对。( )(4)DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即AU，GC。( )1.不同脱氧核苷酸的差别体现在哪里？提示：碱基的种类不同。1空间结构分析分类分类主链主链内侧内侧构成方式构成方式磷酸和脱氧核糖交替连接，两条磷酸和脱氧核糖交替连接，两条主链呈反向平行，有规则盘旋成主链呈反向平行，有规则盘旋成双螺旋双螺旋主链上对应碱基以氢键连接成对，对主链上对应碱基以氢键连接成对，对应碱基之间互补应碱基之间互补(AT，GC)配对，配对，碱基平面之间平行碱基平面之间平行动态变化动态变化相对稳定相对稳定碱基比率和碱基序列可变碱基比率和碱基序列可变模型图解模型图解1下列能正确表示DNA片段的示意图是() 解析：DNA通常为双链结构，由含有A、T、C、G四种碱基的脱氧核苷酸组成。A与T配对，之间有两个氢键；G与C配对，之间有三个氢键。DNA分子的两条链反向平行。答案：DADNA解旋酶作用于部位B处的碱基缺失不会导致染色体结构的变异C把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代中含15N的DNA占75%D该DNA的特异性表现在(AT)/(GC)的比例及其排列顺序上解析：将DNA分子放在含15N的培养液中进行复制，其子代DNA分子中都含有15N。答案：C知识点二：DNA的复制、基因的本质1DNA分子的复制时间时间 间期和间期和 间期间期场所场所主要发生在主要发生在 中中条件条件模板：模板： 原料：游离的原料：游离的4种种 能能量：量： 酶：酶： 等等原则原则碱基互补配对原则碱基互补配对原则过程过程解旋解旋合成合成 子链子链形成子代形成子代DNA分子分子特点特点 复制复制结果结果1个个DNA分子分子2个子代个子代DNA分子分子意义意义确保了亲子代之间确保了亲子代之间 的连续性的连续性有丝分裂的有丝分裂的减数第一次分裂减数第一次分裂细胞核细胞核DNA的两条链的两条链脱氧核苷酸脱氧核苷酸ATP解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶互补互补边解旋边复制边解旋边复制半保留半保留遗传信息遗传信息2.基因是有遗传效应的DNA片段判断正误(1)构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等。( )(2)基因是有遗传效应的DNA片段。( )(3)不同DNA分子携带遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序不同。( )(4)DNA的多样性主要取决于碱基排列顺序的多样性。( ) 2.细胞核是真核细胞DNA复制的唯一场所吗？噬菌体的DNA复制在何处进行？提示：不是。真核细胞DNA复制的场所除细胞核外还包括线粒体、叶绿体；噬菌体的DNA复制场所在其寄主细胞即大肠杆菌中进行。(3)消耗的脱氧核苷酸数：若一个亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸为m(2n1)个。复制第n次所需该脱氧核苷酸数为m2n1。2说明基因与DNA关系的实例项目项目实例实例可说明的情况可说明的情况实例实例1大肠杆菌一个大肠杆菌一个DNA分子上含有多个基因分子上含有多个基因基因位于基因位于DNA分子上或基因是一小分子上或基因是一小段段DNA实例实例2把海蜇的绿色荧光基因转入鼠的体内，鼠体内出现把海蜇的绿色荧光基因转入鼠的体内，鼠体内出现了以前没有的荧光了以前没有的荧光基因有遗传效应；它可以独立起作基因有遗传效应；它可以独立起作用用实例实例3人体中构成基因的碱基对组成比较少，不超过全部人体中构成基因的碱基对组成比较少，不超过全部碱基总数的碱基总数的2%基因是一段基因是一段DNA，但是任一段，但是任一段DNA不一定是基因不一定是基因项目项目实例实例可说明的情况可说明的情况实例实例4没有没有HMGIC基因，就没有肥胖的表现，有基因，就没有肥胖的表现，有HMGIC基因就有肥胖表现基因就有肥胖表现基因具有特定的遗传效应基因具有特定的遗传效应结论结论基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段，它是生物体遗传的功能单位和结构单位；每个片段，它是生物体遗传的功能单位和结构单位；每个DNA分子分子上有许多个基因上有许多个基因3.染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系 RNA病毒的基因应为RNA分子有遗传效应的片段，因此，严格地讲，基因应为“有遗传效应”的核酸片段。AA是脱氧核糖BG是蛋白质CD在E中的排列顺序代表遗传信息DF的基本组成单位是图中的E解析：E是F中有遗传效应的片段，F和E的基本单位都是D。答案：D4(2013泰安质检)把用15N标记的某精原细胞培养在含14N的特殊培养液中，在四分体时期每条染色体的状况是()A两条染色单体均含15NB一条染色单体含15N，另一条染色单体含14N而不含15NC两条染色单体均不含15ND一条染色单体只含15N，另一条染色单体只含14N解析：把用15N标记的某精原细胞培养在含14N的特殊培养液中，由于染色体的复制，构成染色单体的DNA的两条单链中一条含有15N，一条含有14N，所以在四分体时期每条染色体的染色单体都含有15N。答案：A (2012山东高考)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是A该过程至少需要3105个鸟嘌呤脱氧核苷酸B噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等C含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1 49D该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变解析：本题主要考查了噬菌体侵染细菌过程的相关知识以及DNA分子的有关计算。首先计算得出一个噬菌体DNA中鸟嘌呤脱氧核苷酸占30%，其数量是5 000230%3 000个，由一个噬菌体增殖为100个噬菌体，至少需要3 000(1001)2.97105个鸟嘌呤脱氧核苷酸，A错误；噬菌体侵染细菌的过程中，需要细菌提供原料、能量、酶等条件，但模板是由噬菌体提供的，B错误；根据DNA半保留复制的特点可知释放出的100个子代噬菌体中含有32P与只含31P的子代噬菌体分别是2个、98个，比例为1 49，C正确；DNA发生突变，其控制的性状不一定发生改变，D错误。答案：C1.DNA分子的特点(1)稳定性：指DNA分子双螺旋结构的相对稳定性。(2)多样性多样性的原因：构成DNA分子的碱基只有4种，配对方式只有2种，但是组成DNA分子的碱基对的数量、比例和排列顺序多种多样。(3)特异性：每个特定的DNA分子中特定的碱基对排列顺序就构成了DNA分子的特异性。2影响DNA复制的外界条件3DNA复制的准确性一般情况下，DNA能准确地进行复制。特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引起基因突变。A都能复制、分离和传递，且三者行为一致B三者都是生物细胞内遗传物质的存在形式C每条染色体上含有1个或2个DNA分子，DNA分子上含有多个基因D在生物的细胞核遗传中，染色体的行为决定着DNA和基因的行为解析：在有染色体的生物体中，DNA是遗传物质，染色体是遗传物质的主要载体，而基因是具有遗传效应的DNA片段。答案：B 基因的功能(1)储存遗传信息：遗传信息蕴含在DNA分子的脱氧核苷酸上。(2)传递遗传信息基因中的遗传信息在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期随DNA分子的复制而得以复制，再随细胞分裂而进入子细胞中去，这样就将亲代细胞中的遗传信息传递到子代细胞或者通过减数分裂和受精作用将遗传信息传递给下一代，基因中的遗传信息就这样一代一代地传递下去。(3)表达遗传信息基因中的遗传信息在后代的个体发育中又以一定方式反映到蛋白质的分子结构上，导致后代表现出与亲代相似的性状。这一过程叫遗传信息的表达，如图。DNA复制方式的实验探究关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。1实验材料：大肠杆菌。2实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。3实验假设：DNA以半保留的方式复制。4实验过程：(见图)(1)大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记15N。(2)将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。(4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。 5实验预期：离心后应出现3条DNA带。(见图)(1)重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。(2)中带(密度居中)：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。(3)轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。6实验结果：与预期的相符。 DNA的复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明DNA的复制方式。 实验步骤：a在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA(对照)。b在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA(亲代)。c将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为含14N的培养基中，再连续繁殖两代(和)，用密度梯度离心法分离，不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。实验预测：(1)如果与对照(14N/14N)相比，子代能分辨出两条DNA带：一条_带和一条_带，则可以排除_。(2)如果子代只有一条中密度带，则可以排除_，但不能肯定是_。(3)如果子代只有一条中密度带，再继续做子代DNA密度鉴定：若子代可以分出_和_，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；如果子代不能分出_密度两条带，则排除_，同时确定为_。解析：从题目中的图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。因此全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子，一个是两条子链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子代片段间隔连接而成的。答案：(1)轻(14N/14N)重(15N/15N)半保留复制和分散复制(2)全保留复制半保留复制或分散复制(3)一条中密度带一条轻密度带中、轻半保留复制分散复制 1(2012福建高考)双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA的合成，且遵循碱基互补配对原则。DNA合成时，在DNA聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的序列为GTACATACATG的单链模板，胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有()A2种B3种C4种 D5种解析：此题考查DNA结构的相关知识。在DNA双螺旋结构中，碱基A与T、G与C分别形成碱基对，胸腺嘧啶双脱氧核苷酸(假定用T表示)应与A配对形成氢键。故碱基序列为GTACATACATG的单链模板在正常脱氧核苷酸环境中会生成如下双链DNA分子：G T A C A T A C A T GC A T G T A T G T A C 双脱氧核苷酸会使子链合成终止，因此当DNA复制时若加入胸腺嘧啶双脱氧核苷酸(T)，可能会在位置替换碱基T而形成4种异常DNA片段，故可形成5种DNA分子。答案：D2(2011海南高考)关于核酸生物合成的叙述，错误的是()ADNA的复制需要消耗能量BRNA分子可作为DNA合成的模板C真核生物的大部分核酸在细胞核中合成D真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期解析：真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂间期；DNA的复制需要消耗能量；可以RNA分子为模板通过逆转录合成DNA分子；真核生物的大部分核酸在细胞核中合成，少数核酸在某些细胞器(如叶绿体、线粒体)中合成。答案：D3(2011上海高考改编)某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上ATGC1234。下列表述错误的是()A该DNA分子的一个碱基改变，不一定会引起子代性状的改变B该DNA分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个C该DNA分子中4种碱基的比例为ATGC3377D该DNA分子中的碱基排列方式代表遗传信息解析：DNA分子中腺嘌呤脱氧核苷酸有2003/1060个。该DNA分子连续复制2次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸为：360180个；DNA分子另一条链中A T G C2 1 4 3，故该DNA分子中4种碱基比例为：A T G C3 3 7 7；该DNA分子中的碱基排列方式代表遗传信息。答案：B4(2011上海高考)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在()A两条DNA母链之间BDNA子链与其互补的母链之间C两条DNA子链之间DDNA子链与其非互补母链之间解析：在DNA复制时，首先是构成DNA的两条母链解旋，然后以分开的两条母链为模板，按照碱基互补配对原则合成子链。答案：A5(2010北京高考)科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。组别组别1组组2组组3组组4组组培养液中唯一氮源培养液中唯一氮源14NH4Cl15NH4Cl14NH4Cl14NH4Cl繁殖代数繁殖代数多代多代多代多代一代一代两代两代培养产物培养产物ABB的子的子代代B的子的子代代操作操作提取提取DNA并离心并离心组别组别1组组2组组3组组4组组离心结果离心结果仅为轻带仅为轻带(14N/14N)仅为重带仅为重带(15N/15N)仅为中带仅为中带(15N/14N)1/2轻带轻带(14N/14N) 1/2中中带带(15N/14N)请分析并回答：(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过_代培养，且培养液中的_是唯一氮源。(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第_组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第_组和第_组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是_。(3)分析讨论：若子代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于_，据此可判断DNA分子的复制方式不是_复制。若将子代DNA双链分开后再离心，其结果_(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。若在同等条件下将子代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置_，放射性强度发生变化的是_带。若某次实验的结果中，子代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成的DNA单链中的N尚有少部分为_。解析：本题以实验形势考查DNA的复制方式，同时考查学生的实验分析能力，以及对知识的理解和应用能力，此考点几乎每年都有考查。(1)据表DNA在15NH4Cl为唯一氮源的培养液中培养多代，可得到大肠杆菌B。(2)若证明DNA的复制为半保留复制，则需证明后代DNA的两条链，一条链是原来的，另一条链是新合成的，第3组结果与第1组、第2组的结果对比可以证实。 (3)“轻”DNA为14N/14N DNA，“重”DNA为15N/15N DNA，据表，“重带”DNA来自于B代。的结果是后代DNA的两条链或全是原来的，或全是新合成的，说明DNA分子的复制方式不是半保留复制。将子代DNA双链分开后再离心，无法判断后代DNA的两条链的来源，不能判断DNA的复制方式。 将子代继续培养，子n代DNA的情况是有2个为15N/14N DNA，其余全部为14N/14N DNA，所以子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置没有变化，放射性强度发生变化的是轻带。“中带”为15N/14N DNA，“中带”略宽，说明新合成DNA单链中的N尚有少部分为15N。答案：(1)多15N/15NH4Cl(2)312半保留复制(3)B半保留不能没有变化轻15N